Um novo estudo concluiu que um micróbio do oceano profundo consegue reduzir em mais de 80% as suas necessidades de ferro quando as águas aquecem 5 °C.
Esta resiliência, agora documentada, altera a forma como os cientistas encaram os organismos que poderão continuar a transformar a química dos oceanos à medida que o planeta aquece.
Alterações na procura de ferro
Em água do mar pouco iluminada e pobre em ferro, um micróbio específico - Nitrosopumilus maritimus - destaca-se como um dos mais preparados para um futuro mais quente.
Ao trabalharem com culturas que reproduziam estas condições exigentes, o microbiologista Wei Qin e os seus colegas da Universidade de Illinois Urbana-Champaign observaram células que continuavam a crescer, apesar de o aumento da temperatura reduzir acentuadamente a necessidade de metal.
O resultado foi além da simples sobrevivência: revelou que a subida da temperatura modificava a forma como o micróbio utilizava o ferro, permitindo-lhe aproveitar melhor reservas escassas.
Isto não determina o que acontecerá em todo o oceano, mas torna a capacidade de persistência deste micróbio no facto essencial que o restante cenário tem de explicar.
Porque é que o ferro é importante
Muito abaixo da zona alcançada pela luz solar, estes micróbios obtêm energia ao converter amónia noutra forma de azoto que as células vizinhas podem utilizar.
Esta reacção dá início à nitrificação, uma etapa de reciclagem que determina a quantidade de azoto utilizável que permanece na água do mar.
Quando esse equilíbrio se altera, o plâncton microbiano na base da teia alimentar pode desenvolver-se de forma diferente, modificando quais os organismos que prosperam acima dele.
Diversas proteínas dependentes de ferro ajudam a transportar eletrões ao longo desta via, pelo que a escassez do metal pode limitar toda a reacção.
Uma força de trabalho gigantesca
Poucos micróbios marinhos estão tão disseminados como as arqueias oxidantes de amónia, que podem representar cerca de 30% do plâncton microbiano marinho.
Ao contrário das bactérias, as arqueias pertencem a um ramo distinto de vida unicelular, e muitas vivem em águas muito abaixo da zona de luz.
Em 2005, Nitrosopumilus maritimus tornou-se o primeiro membro marinho deste grupo a ser cultivado.
A sua enorme abundância significa que mesmo alterações metabólicas moderadas podem ter efeitos muito para lá das próprias células.
As células substituem componentes
O aquecimento parece ajudar porque as células deixam de depender tanto de componentes ricos em ferro no seu sistema energético.
Os autores registaram menos de uma proteína transportadora de ferro e mais de uma alternativa baseada em cobre quando o calor e a escassez actuaram em conjunto.
Esta substituição permite à célula continuar a fazer circular energia pela via, usando simultaneamente muito menos ferro.
A utilização eficiente de metais poderá dar a estes micróbios uma vantagem em regiões onde o ferro permanece escasso durante períodos prolongados.
Os modelos ampliam o alcance
Quando a equipa incorporou os resultados laboratoriais num modelo computacional global, o aumento mais acentuado surgiu em águas frias de altas latitudes.
Nessas zonas, células mais activas levaram a uma perda mais rápida de amónia, pois os micróbios continuavam a convertê-la em compostos de azoto subsequentes.
A circulação oceânica transportou depois parte desse sinal químico para latitudes mais baixas, afastando-o do local onde o efeito do aquecimento começou.
As alterações climáticas podem redesenhar a geografia dos nutrientes, mesmo quando a resposta biológica inicial ocorre longe dos trópicos.
As águas profundas aquecem
A descoberta incide sobre uma área do oceano que antes era considerada mais estável, escura e parcialmente protegida do rápido aquecimento à superfície.
Observações recentes indicam que os extremos de calor subsuperficial se estão a tornar frequentes em grandes partes dos primeiros 1 000 metros.
“Os efeitos do aquecimento dos oceanos podem estender-se a profundidades de 1 000 metros ou mais”, afirmou Qin.
Esta zona de aquecimento mais ampla aumenta a probabilidade de os micróbios das profundezas enfrentarem, ao mesmo tempo, temperaturas crescentes e stress causado pela falta de metal.
Efeitos na teia alimentar
Estes micróbios nunca se tornam visíveis para a maioria das pessoas, mas a sua química ajuda a determinar que plâncton pode florescer e qual não consegue fazê-lo.
À medida que a amónia diminui e outras formas de azoto aumentam, podem mudar os vencedores e os perdedores entre o pequeno plâncton.
Isto é importante porque o crescimento do plâncton contribui para a captura de carbono e alimenta organismos que vão do zooplâncton às larvas de peixe.
Assim, um organismo que resiste ao aquecimento melhor do que o esperado pode continuar a moldar a vida oceânica, mesmo à medida que as condições se tornam mais adversas.
Os limites mantêm-se
As culturas laboratoriais oferecem controlo, mas também restringem a análise a uma espécie bem estudada, desenvolvendo-se fora da sua comunidade natural.
No oceano aberto existem muitas estirpes aparentadas, além de competidores e parceiros, que podem reagir de maneira diferente quando o ferro e o calor variam em simultâneo.
As águas naturais acrescentam ainda pressão, mistura e matéria orgânica, factores que podem alterar a velocidade com que as células se adaptam.
Estas limitações tornam o resultado mais convincente, pois um sinal forte em laboratório exige agora testes em condições reais.
As previsões têm de se adaptar
Habitualmente, os modelos climáticos tratam os micróbios como regras fixas, mas as células vivas conseguem alterar os seus orçamentos de metal quando o ambiente muda.
Essa flexibilidade pode permanecer oculta em previsões de grande escala, a menos que as experiências revelem a biologia subjacente antes de esta se diluir nas médias.
Ao integrar a poupança de ferro celular em simulações oceânicas, os investigadores ligaram um ajustamento microscópico à química à escala das bacias oceânicas.
“Os resultados sugerem que as comunidades de arqueias do oceano profundo podem manter ou até reforçar o seu papel na ciclagem do azoto e no apoio à produção primária em vastas regiões limitadas por ferro num clima em aquecimento”, afirmou Qin.
Impacto na vida oceânica
O novo trabalho defende que o aquecimento não irá simplesmente reduzir a química do oceano profundo, porque alguns dos seus micróbios mais importantes conseguem reorganizar-se.
Saber se esta resiliência estabiliza os ecossistemas ou os reorganiza dependerá do comportamento destas células adaptáveis em comunidades reais.
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